Холодной сваркой чугуна принято называть сварку без предваритель­ного нагрева. Ее применяют тогда, когда трудно или экономически нецелесообразно производить сварку с предварительным нагревом из-за больших габаритов изделия, опасно­сти коробления и возникновения больших внутренних напряжений. В практике применяют различные способы холодной сварки чугуна.

Сварка чугунными электродами, изготовляемыми по ГОСТ 2671—80.

Для уменьшения скорости охлаждения расплавленного металла применяют те же покрытия, что и при горячей сварке чугуна. Чугунные электроды без покрытия не применяют, так как при сварке они плавятся раньше и быстрее, чем основной металл. На­плавляемый металл, стекая на слабо нагретую поверхность изделия, не сплавляется с основным металлом и, быстро остывая, дает твердый и хрупкий отбеленный чугун. Реко­мендуются следующие режимы сварки:

Хорошие результаты при холодной сварке дают электроды из аустенитных высоколегированных чугунов (никелевых, никелькремнистых) с содержанием (%):

Никель, не вступая в реак­цию с углеродом, хорошо сплав­ляется с железом и как графитизатор препятствует отбеливанию чугу­на. Электродные стержни имеют покрытие, состоящее из 70% карбо­рунда и 30% углекислого стронция или углекислого бария, замешанных на жидком стекле (30 г на 100 г сухой смеси). Толщина покрытия — 0,6…0,8 мм. Электроды из никелевых чугунов применяют при сварке и наплавке поверхностей, подлежащих последующей механической обработ­ке. Качество шва невысокое ввиду склонности металла шва к образо­ванию трещин.

Сварку можно производить следующим способом — чугунными электродами с меловым покрытием по слою гра­нулированной графитизирующей ших­ты. Электродные стержни диаметром 7…8 мм изготовляют из чугуна, содержащего 3…3,2% углерода, 2,6…3% кремния, 0,5…0,8% марганца, не более 0,5% фосфора и 0,08% се­ры. Шихта содержит 30% чугунной стружки, 28% ферросилиция (75%-ного), 30% алюминия и 12% силикокальция. Ферросилиций прокаливают в электропечи при температуре 750… 800 °С. Компоненты шихты, имеющие грануляцию 1…3 мм, хорошо пере­мешивают на жидком стекле и бри­кетируют. Брикеты прокаливают в печи при температуре 250…300 °С и за­тем дробят до грануляции 0,5…3 мм. При сварке шихту насыпают в раздел­ку шва, а при наплавке поверхность детали покрывают слоем шихты тол­щиной 4…6 мм. Возбуждение и обрыв дуги производят без вывода электрода из шихты, чтобы не допустить от­беливания чугуна.

Сварка стальными электродами.

Большая разница в усадке чугуна и стали не позволяет получить прочное сцепление между наплавлен­ным и основным металлом при свар­ке стальными электродами. Поэтому таким способом сваривают швы, не работающие на растяжение или слабонагруженные. Для повышения стойкости и снижения твердости уменьшают долю основного металла в металле шва, уменьшая глубину проплавления. Для этого сварку выполняют при малых сварочных то­ках электродами малого диаметра.

Для,того чтобы металл в зоне свар­ного шва имел структуру серого чугуна, применяют электродные стержни из низкоуглеродистой стали, с толстым графитизирующим покрытием, состоя­щим из 33% ферросилиция, 37% гра­фита, 7% мела и 23% натриевого жидкого стекла. Однако полная графитизация происходит лишь при боль­шом объеме наплавленного метала и при заварке крупных деталей, когда достигается малая скорость охлаждения металла шва.

Для усиления связи металла шва с основным металлом применяют сварку стальными электродами с постановкой шпилек (ввертышей). Завариваемый шов тщательно очищают от грязи и масла и разделывают в за­висимости от толщины металла и назначевия шва V- или Х-образной разделкой. На обработанную поверхность ставят стальные шпильки диа­метром 6…12 мм в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, равном 4…6 диаметрам шпиль­ки. Иногда дгя усиления связи применяют стальные соединительные планки, ребра, косынки. Заварку шва начинают с обварки шпилек кольцевыми валиками, а затем накла­дывают круговые швы и окончатель­но заполняют завариваемый шов металлом. Сварку следует произ­водить короткими участками (40… 60 мм) вразброс, с перерывами, чтобы не допустить нагрева детали выше 60…80 °С. Сварочный ток со­ставляет 30…40 А на 1 мм диаметра электрода. Диаметр электродов 4 мм с покрытием типа УОНИ-13. Ток — постоянный обратной полярно­сти. В целях повышения графитизирующего действия покрытия Я. Я. Си­неок предложил производить сварку пучком электродов малого диаметра. Такой прием обеспечивает более полное взаимодействие капель наплав­ляемого металла с покрытием и хорошую графитизацию металла шва. В зависимости от толщины свариваемого металла пучок электродов составляется из 5…20 стержней диа­метром 1…2 мм. Ток должен быть 10…12 А на 1 мм сечения пучка электродов. Покрытие состоит из 40% графита и 60% ферросилиция, замешанных на жидком стекле (30% к массе сухих компонентов).

Сварка электродами из цветных металлов и сплавов.

Наибольшее при­менение получили электроды из меди и её сплавов. Медь, обладая графитизирующей способностью, снижает общую твердость металла и уменьшает отбел чугуна. Хорошие результаты дают электроды марки МНЧ с покрытием основного типа. Стержень электрода изготовляют из проволоки НМЖМц-28-2,5-1,5 (монельметалл) (ГОСТ 492—73), а по­крытие состоит из смеси 55…60% мела и 40…45% графита. Приме­няют также покрытие, содержащее 45% графита, 15% кремнезема, 20% огнеупорной глины, 10% соды и 10% древесной золы. Сварку выполняют постоянным током обратной полярно­сти. Рекомендуются электроды диаметром 3 мм при сварочном токе 90… 120 А. Сварку ведут возможно короткой дугой небольшими участками (20…25 мм). После сварки производят проковку металла шва.

Комбинированные электроды для холодной сварки чугуна состоят из ме­ди и железа. Применяю следующие сочетания:

• а. стержень из меди марки M1, железо вводят в покрытие электрода в виде железного порош­ка;
• б. медный стержень покры­вают тонкой оболочкой из жести тол­щиной 0,3 мм (навиваемой в виде ленты шириной 6…7 мм или надеваемой в виде трубки);
• в. стер­жень из низкоуглеродистой стали по­крывают оболочкой из тонкой медной ленты или медной трубкой или применяют электролитическое покры­тие медью толщиной 0,7…1,0 мм;
• г. пучок электродов составляют из одного стального электрода с по­крытием УОНИ-13 и нескольких тонких медных стержней.

Большое применение получили электроды ОЗЧ-1 и АНЧ-1, состав которых (в %) дан в табл. 1. Сварка производится постоянным током об­ратной полярности. Сварочный ток определяют из расчета 30…40 А на 1 мм диаметра электрода.

табл.1

Газовая сварка чугуна широко применяется как удобный и сравни­тельно простой способ. Сварку выполняют с предварительным местным или общим нагревом. Скос кро­мок делают односторонний V-образный с углом разделки 90°. Присадоч­ным материалом служат чугунные прутки диаметром 6..12 мм и длиной 350…500 мм марок ПЧ 1, ПЧ 2, ПЧ 3 и ПЧВ. Флюс ФСЧ-1 (23% прокаленной буры, 27% безводного углекислого натрия и 50% азотнокислого натрия) в порош­кообразном виде периодически подсы­пают в расплавленный металл шва. В процессе сварки пруток погружа­ют во флюс и переносят его в сварочную ванну. Допускается также применять в качестве флюса только прокаленную буру. Удельная мощ­ность пламени должна составлять 100…120 л/(ч•мм). Пламя дол­жно быть нейтральным или с не­большим избытком ацетилена. Мож­но производить сварку двумя горел­ками: одной подогревают сварочную ванну, второй производят сварку и расплавление присадочного прутка. После сварки необходимо обеспечить медленное охлаждение изделия. Для этого его покрывают асбестом или слоем песка. Рекомендуется произвести отжиг заваренных деталей и охлаждение вместе с печью.

На практике применяют низкотемпературную сварку чугуна, сущ­ность которой заключается в том, что свариваемые кромки изделия нагрева­ют не до расплавления, а до 800…850 °С. В разделку кромок вво­дят флюс, а затем наплавляют металл. Присадочными стержнями служат прутки марок ПНЧ 1 или ПНЧ 2, покрытые флюсом. Флюсы-пасты содержат 5% двуокиси титана, 10% азотнокислого калия, 12% фтористого натрия, 40% плавленой бу­ры, 11% ферротитана, 15% угле­кислого лития, 7% железного порошка и 7 мас. ч. керосина на 50 ч. сухой смеси. Допускается применение флюса ФСЧ-1 при использовании прутков ПНЧ 1 и флюса ФСЧ-2 (18% буры, 25% кальцини­рованной соды, 56,5% натриевой селитры, 0,5% углекислого лития) при сварке прутками ПНЧ 2. Место сварки тщательно очищают, после чего изделие подвергают местному или общему нагреву до 300…400 °С восста­новительным пламенем горелки. Свариваемые кромки покрывают слоем пасты и нагревают нормальным пламе­нем горелки до температуры 750… 790 °С. Паста плавится и покры­вает тонким слоем поверхность кро­мок. Сварку ведут справа налево. После заварки сварное соединение подвергают медленному охлаждению. Шов получается плотным и хорошо поддается механической обработке. Применяют также низкотемператур­ную пайкосварку латунными припоями. Кромки подготавливают меха­нической обработкой и очищают от жировых пятен протиркой раство­рителем (бензин, ацетон и др.). После предварительного нагрева до 300…400 °С на кромки наносят флюс марки ФПСН-1, содержащий 25% уг­лекислого лития, 25% кальцинирован­ной соды, 50% борной кислоты. Про­цесс пайкосварки ведут нормальным пламенем. Используют припой марки ЛОК-59-1 -0,3. Пламенем горелки рас­плавляют конец прутка припоя и заполняют разделку шва припоем. После затвердевания металла производят проковку шва медным молотком.